«Muchas veces», continúa, «estas cosas se construyen, pero luego se dejan atrás o se destruyen».

“Es un gran puente entre la mecánica del origami, su geometría, y el camino real hacia una estructura a gran escala. Eso es bastante raro ”, dice Ann Sychterz, profesora asistente de ingeniería civil en Champaign en la Universidad de Illinois-Urbana que no participó en el estudio. Sychterz se especializa en estructuras de protección desplegables. «Para que este trabajo sea una realidad, estos son los tipos de pasos necesarios», dice.

Bertoldi señala que ya tenemos una misión conocida: las tiendas de campaña. Las tiendas de campaña livianas y compactas hacen que sea más fácil viajar con mochila por la naturaleza. Pero se necesita tiempo para montar uno en un espacio cerrado. Debe unir barras de metal, pasarlas a través de orificios estrechos en la tela y bloquear todo en su lugar. Configurar estructuras basadas en barras en masa necesita más tiempo y manos. Un refugio de emergencia ideal se instala rápidamente cuando se necesita y se cierra rápidamente cuando se necesita en otro lugar.

Los desplegables de Origami por sí solos sufren un problema similar. Para pasar de 2D a 3D, es necesario cuidar cada pliegue. «La parte difícil del origami es que normalmente tienes que tirar de todas las bisagras para hacerlo realmente engorroso», dice Bertoldi.

El equipo usó envoltura de plástico o cartón para las caras del refugio, pero la magia del origami ocurre en las bisagras. Las caras no se doblan, así que algo tiene que ceder. Las bisagras eran cinta adhesiva de doble cara que unía cartón cortado con láser o líneas cortadas mecánicamente en láminas de plástico. Esto permite que la estructura se flexione sobre sí misma para inflarse y desinflarse. Y para colocar automáticamente todas las bisagras, su equipo decidió que potencialmente podrían inflar los pliegues a la vez con presión de aire.

Sin embargo, soplar aire en un objeto inflable es más como comprimir un resorte que ensamblar un edificio. No es biestable. «Lo comprimes y se deforma», dice Bertoldi. «Pero tan pronto como quitas tu carga, se recupera». En otras palabras, puede usar la fuerza de la presión del aire para deformar un paquete de cartón doblado y convertirlo en una carpa inflable. Pero luego estás atascado y te aseguras de que el aire permanezca adentro, lo que, por supuesto, descarta la salida de una puerta.

La estabilidad se trata de minimizar el exceso de energía: una pelota estacionada en un valle es más estable que una pelota a la mitad de una colina empinada. La biestabilidad significa diseñar una estructura para que su barrera de energía, o la cantidad de energía necesaria para que se infle o desinfle, sea la correcta. La barrera no puede ser demasiado alta, de lo contrario no se puede inflar. Pero la barrera tampoco puede ser demasiado baja, porque entonces una ráfaga de viento podría hacerla colapsar: “Se volteará hacia atrás y dejará salir el aire”, dice Bertoldi.

“Hay que diseñar cuidadosamente la barrera de energía”, continúa. «Y eso es la mayor parte del juego técnico».

El equipo de Bertoldi diseñó sus estructuras con superficies triangulares. La barrera de energía para cada estructura dependía de cómo formaban esos triángulos, cómo se conectaban y qué materiales de construcción usaban. Primero hicieron cálculos, luego prototipos físicos del tamaño de una mano en forma de arcos y estallidos estelares, retocaron con varios materiales de construcción y buscaron el punto óptimo para la barrera de energía. “Nos tomó tres años llegar realmente al fondo del análisis geométrico y la parte experimental: cómo construirlos”, dice Bertoldi. Cada decisión, desde los ángulos de torsión hasta el material de la hoja y el diseño de las bisagras, agregó una variable que requirió prueba y error. “Hubo muchos errores. Cada vez más.»

Inflado de un prototipo de tamaño mediano del refugio de origami (acelerado).

Cortesía de David Melancon

En algún momento, algo hizo clic. Literalmente. Cuando Bertoldi tira de las estructuras plegadas para expandirlas, recuerda: “En cierto punto se escucha un hacer clic. «Ella compara ese sentimiento con lo que se obtiene de esos brazaletes de presión de la década de 1990:» Es algo que realmente se puede sentir con las manos «.